设计可以应用于生物体系的纳米器件是当今纳米生物学科领域的热门论题。我们在前人工作的基础上，创造性地提出了基于双壁碳纳米管的人工跨膜水通道。我们对armchair型双壁纳米管的外壁两端饱和修饰了亲水基团(羟基和氢原子)，将内壁管的特定部位修饰了正电基团。随后，我们将这个纳米生物器件植入磷脂分子双层膜内，利用分子建模和分子动力学模拟的方法研究了这个双壁管模型作为人工水通道蛋白的性质。基于双壁碳纳米管的跨膜水通道具有良好的生物相容性，并可以像水通道蛋白那样跨膜输运水分子。我们提出了水分子偶极态的概念，并在此概念基础上建立了定量化研究水链构型稳定性的模型。我们用这个定量化的模型讨论了双壁管跨膜通道阻断质子传输的能力。我们提出的这个新颖的纳米器件模型可以激发研究人员设计更为精巧的具有良好生物相容性的纳米生物器件。此外，定量化的研究水分子链构型稳定性的模型也可以被拓展用于研究其他纳米尺度链状、网状分子团簇的动力学行为。